Flux del procés de semiconductors

Ho pots entendre encara que no hagis estudiat mai física o matemàtiques, però és massa senzill i apte per a principiants. Si voleu saber més sobre CMOS, heu de llegir el contingut d'aquest número, perquè només després d'entendre el flux del procés (és a dir, el procés de producció del díode) podeu continuar entenent el contingut següent. A continuació, anem a conèixer com es produeix aquest CMOS a l'empresa de foneria en aquest número (prenent com a exemple un procés no avançat, el CMOS del procés avançat és diferent en estructura i principi de producció).

En primer lloc, has de saber que les hòsties que la foneria rep del proveïdor (hòstia de siliciproveïdor) són un per un, amb un radi de 200 mm (8 polzadesfàbrica) o 300 mm (12 polzadesfàbrica). Com es mostra a la figura següent, en realitat és similar a un pastís gran, que anomenem substrat.

Tanmateix, no ens convé mirar-ho així. Mirem de baix a dalt i observem la vista en secció transversal, que es converteix en la figura següent.

A continuació, vegem com apareix el model CMOS. Com que el procés real requereix milers de passos, aquí parlaré dels passos principals de l'hòstia de 8 polzades més senzilla.

 

 

Creació de bé i capa d'inversió:

És a dir, el pou s'implanta al substrat mitjançant implantació iònica (implantació iònica, d'ara endavant denominada imp). Si voleu fer NMOS, heu d'implantar pous tipus P. Si voleu fer PMOS, heu d'implantar pous tipus N. Per a la vostra comoditat, prenguem NMOS com a exemple. La màquina d'implantació d'ions implanta els elements de tipus P que s'han d'implantar al substrat a una profunditat específica i després els escalfa a alta temperatura al tub del forn per activar aquests ions i difondre'ls al voltant. Això completa la producció del pou. Així es veu un cop finalitzada la producció.

Després de fer el pou, hi ha altres passos d'implantació d'ions, el propòsit dels quals és controlar la mida del corrent del canal i la tensió llindar. Tothom pot anomenar-lo la capa d'inversió. Si voleu fer NMOS, la capa d'inversió s'implanta amb ions de tipus P, i si voleu fer PMOS, la capa d'inversió s'implanta amb ions de tipus N. Després de la implantació, és el següent model.

Aquí hi ha molts continguts, com ara l'energia, l'angle, la concentració d'ions durant la implantació d'ions, etc., que no s'inclouen en aquest número, i crec que si coneixeu aquestes coses, heu de ser una persona privilegiada, i ha de tenir una manera d'aprendre'ls.

 

Elaboració de SiO2:

El diòxid de silici (SiO2, d'ara endavant anomenat òxid) es farà més tard. En el procés de producció CMOS, hi ha moltes maneres de fer òxid. Aquí, SiO2 s'utilitza sota la porta i el seu gruix afecta directament la mida de la tensió llindar i la mida del corrent del canal. Per tant, la majoria de les foneries trien el mètode d'oxidació del tub del forn amb la màxima qualitat, el control de gruix més precís i la millor uniformitat en aquest pas. De fet, és molt senzill, és a dir, en un tub de forn amb oxigen, s'utilitza alta temperatura per permetre que l'oxigen i el silici reaccionin químicament per generar SiO2. D'aquesta manera, es genera una fina capa de SiO2 a la superfície de Si, tal com es mostra a la figura següent.

Per descomptat, aquí també hi ha molta informació específica, com ara quants graus es necessiten, quanta concentració d'oxigen es necessita, quant de temps es necessita l'alta temperatura, etc. Això no és el que estem considerant ara, això sí. massa específic.

Formació de l'extrem de la porta Poly:

Però encara no s'ha acabat. SiO2 és només equivalent a un fil, i la porta real (Poly) encara no ha començat. Així que el nostre següent pas és col·locar una capa de polisilici sobre SiO2 (el polisilici també es compon d'un sol element de silici, però la disposició de la gelosia és diferent. No em pregunteu per què el substrat utilitza silici monocristal i la porta utilitza polisilici. és un llibre anomenat Semiconductor Physics. És vergonyós~). Poly també és un enllaç molt crític en CMOS, però el component de poli és Si, i no es pot generar per reacció directa amb el substrat de Si com el creixement de SiO2. Això requereix el llegendari CVD (Chemical Vapor Deposition), que consisteix a reaccionar químicament al buit i precipitar l'objecte generat a l'hòstia. En aquest exemple, la substància generada és el polisilici, i després es precipita a l'hòstia (aquí he de dir que el poli es genera en un tub de forn mitjançant CVD, de manera que la generació de poli no la fa una màquina CVD pura).

Però el polisilici format per aquest mètode es precipitarà a tota la hòstia, i es veu així després de la precipitació.

 

Exposició de Poly i SiO2:

En aquest pas, s'ha format realment l'estructura vertical que volem, amb poli a la part superior, SiO2 a la part inferior i el substrat a la part inferior. Però ara tota l'hòstia és així, i només ens cal una posició concreta per ser l'estructura de "aixeta". Per tant, hi ha el pas més crític de tot el procés: l'exposició.
Primer estem una capa de fotoresist a la superfície de l'hòstia, i queda així.

A continuació, poseu-hi la màscara definida (el patró del circuit s'ha definit a la màscara) i, finalment, irradieu-la amb llum d'una longitud d'ona específica. El fotoresistent s'activarà a la zona irradiada. Com que l'àrea bloquejada per la màscara no està il·luminada per la font de llum, aquesta peça de fotoresist no s'activa.

Atès que el fotoresist activat és especialment fàcil de ser rentat per un líquid químic específic, mentre que el fotoresist no activat no es pot rentar, després de la irradiació, s'utilitza un líquid específic per rentar el fotoresist activat, i finalment es converteix així, deixant el fotoresist on cal retenir Poly i SiO2, i eliminar el fotoresist on no cal retenir-lo.